KR20230095606A - 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법 - Google Patents

배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230095606A
KR20230095606A KR1020210185251A KR20210185251A KR20230095606A KR 20230095606 A KR20230095606 A KR 20230095606A KR 1020210185251 A KR1020210185251 A KR 1020210185251A KR 20210185251 A KR20210185251 A KR 20210185251A KR 20230095606 A KR20230095606 A KR 20230095606A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery pack
cells
faulty
cell
Prior art date
Application number
KR1020210185251A
Other languages
English (en)
Inventor
이창주
최보고
Original Assignee
주식회사 유라코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 유라코퍼레이션 filed Critical 주식회사 유라코퍼레이션
Priority to KR1020210185251A priority Critical patent/KR20230095606A/ko
Publication of KR20230095606A publication Critical patent/KR20230095606A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 프로세서가, 배터리 팩 내부에 구비된 배터리 셀들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링하여 고장 셀이 존재하는지 확인하는 모니터링 단계와, 고장 셀이 존재하면, 고장 셀의 개수와 위치를 근거로 배터리 팩의 재구성이 가능한지 판단하는 판단 단계와, 고장 셀과 같은 열에 위치한 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하여 배터리 팩의 연결 상태를 재구성하는 재구성 단계와, 재구성된 배터리 팩의 연결 상태를 기준으로 전압과 용량을 갱신하는 갱신 단계를 구비함으로써, 배터리 팩 내부에 구비되는 정상적인 다수의 배터리 셀을 이용하여 배터리 팩을 재구성할 수 있다.

Description

배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법{Battery management system and reconfiguration method for battery pack using the same}
본 발명은 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리 팩에 구비되는 배터리 매니지먼트 시스템(Battery Management System, BMS)는 배터리 팩 내부에 구비되는 배터리 셀의 전압과 온도, 이상 상태의 발생 여부 등을 모니터링하여 관리하고 SOC(State of Charge)와 SOH(State of Health)를 산출하는 기능을 수행한다.
이러한, 종래의 배터리 매니지먼트 시스템은 단일 배터리 셀 혹은 복수의 배터리 셀에서 고장 발생이 감지되면, 배터리 팩의 충전 및 방전을 제한하는 보호 로직을 수행하게 된다.
그리고, 종래의 배터리 매니지먼트 시스템은 고장이 발생한 배터리 셀의 회복이 불가능한 것으로 판단되면, 배터리 팩에 정상적인 배터리 셀이 존재하더라도 보호 로직에 따른 제한을 풀지 않으므로, 배터리 팩 자체를 교체해야 하는 상황이 발생할 수 있다.
즉, 종래의 배터리 매니지먼트 시스템은 배터리 팩 내부에 정상적인 다수의 배터리 셀이 존재하더라도, 고장이 발생한 일부의 배터리 셀로 인해 배터리 팩 자체의 사용을 불가능하게 하는 문제점이 있다.
아울러, 사용자의 입장에서는 정상적인 배터리 셀의 수명을 전부 사용할 수 없게 됨은 물론이고, 배터리 팩의 교체로 인한 비용까지 부담해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 고장이 발생한 배터리 셀을 제외하고 정상적인 배터리 셀들을 이용하여 배터리 팩을 재구성할 수 있는 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프로세서가, 배터리 팩 내부에 구비된 배터리 셀들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링하여 고장 셀이 존재하는지 확인하는 모니터링 단계; 고장 셀이 존재하면, 고장 셀의 개수와 위치를 근거로 배터리 팩의 재구성이 가능한지 판단하고, 고장 셀과 같은 열에 위치한 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하여 배터리 팩의 연결 상태를 재구성하는 재구성 단계; 및 재구성된 배터리 팩의 연결 상태를 기준으로 전압과 용량을 갱신하는 갱신 단계;를 포함하는, 배터리 팩의 재구성 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 모니터링 단계는, 배터리 셀 간의 전압 편차, 과충전 및 과방전 중에서 적어도 하나의 이상 상태가 발생하면, 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행하여 전압 편차를 줄이거나 충방전을 제한하는 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 재구성 단계는, 배터리 셀들로 이루어진 복수의 열 중에서 적어도 하나의 열에 고장 셀이 존재하지 않으면 재구성이 가능한 것으로 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 재구성 단계는, 배터리 셀 또는 고장 셀의 입력단과 출력단에 각각 구비된 IPS 소자를 턴오프하여 고장 셀과 같은 열의 배터리 셀들과 고장 셀을 차단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 갱신 단계는, 배터리 셀의 공칭 전압에 한 열에 위치하는 배터리 셀의 개수를 곱하여 배터리 팩의 전압을 계산하고, 배터리 셀의 용량에 고장 셀이 위치한 열을 제외한 정상 열의 개수를 곱하여 배터리 팩의 용량을 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 갱신된 배터리 팩의 전압과 용량에 따라, SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)의 산출을 위한 배터리 팩 파라미터를 수정하는 단계;를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리;를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 배터리 팩 내부에 구비된 배터리 셀들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링하여 고장 셀이 존재하는지 확인하고, 고장 셀이 존재하면 고장 셀의 개수와 위치를 근거로 배터리 팩의 재구성이 가능한지 판단하고, 고장 셀과 같은 열에 위치한 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하여 배터리 팩의 연결 상태를 재구성하며, 재구성된 배터리 팩의 연결 상태를 기준으로 전압과 용량을 갱신하는, 배터리 매니지먼트 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 배터리 셀 간의 전압 편차, 과충전 및 과방전 중에서 적어도 하나의 이상 상태가 발생하면, 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행하여 전압 편차를 줄이거나 충방전을 제한한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 배터리 셀들로 이루어진 복수의 열 중에서 적어도 하나의 열에 고장 셀이 존재하지 않으면 재구성이 가능한 것으로 판단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 배터리 셀 또는 고장 셀의 입력단과 출력단에 각각 구비된 IPS 소자를 턴오프하여 고장 셀과 같은 열의 배터리 셀들과 고장 셀을 차단한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 배터리 셀의 공칭 전압에 한 열에 위치하는 배터리 셀의 개수를 곱하여 배터리 팩의 전압을 계산하고, 배터리 셀의 용량에 고장 셀이 위치한 열을 제외한 정상 열의 개수를 곱하여 배터리 팩의 용량을 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 갱신된 배터리 팩의 전압과 용량에 따라, SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)의 산출을 위한 배터리 팩 파라미터를 수정한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 고장 셀이 발생할 경우, 고장 셀과 같은 열에 위치한 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하여 배터리 팩의 연결 상태를 재구성하고 재구성된 배터리 팩의 연결 상태를 기준으로 배터리 팩의 전압과 용량을 갱신함으로써, 배터리 팩 내부에 구비되는 정상적인 다수의 배터리 셀을 이용하여 배터리 팩을 재구성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배터리 팩을 재구성하여 정상적인 이용이 가능하게 함으로써, 고장 셀의 발생으로 인해 배터리 팩 자체를 교체할 필요가 없으며, 정상적인 배터리 셀의 수명을 전부 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템의 프로세서에 의해 수행되는 기능을 설명하기 위한 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템에 의해 차단된 배터리 셀들과 고장 셀을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 재구성 방법을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)은 차량에 탑재되는 배터리 팩(10)에 구비될 수 있으며, 배터리 팩(10) 내부에 구비되는 배터리 셀(11)들의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)를 산출하고, 배터리 셀(11)에서 이상 상태가 발생하면 배터리 팩(10)의 충전 및 방전을 제한할 수 있다.
이러한, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)은 배터리 셀(11) 또는 배터리 팩(10)의 온도가 증가하면 냉각 팬(20)을 제어하여 온도는 낮추거나, 배터리 셀(11) 간의 전압 편차가 발생하면 셀 밸런싱 칩(30)을 통해 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행하게 함으로써, 전압 편차를 줄일 수 있다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)은 이상 상태가 발생한 배터리 셀(11)들 중에서 정상 상태로 회복이 불가능한 고장 셀(13)이 존재하는 경우, 배터리 팩(10)의 충방전을 일시적으로 제한한 상태에서 정상적인 배터리 셀(11)들을 이용하여 배터리 팩(10)을 재구성할 수 있다.
이때, 고장 셀(13)을 포함하는 일부의 배터리 셀(11)들이 제외되므로 배터리 팩(10)의 전체 용량은 감소할 수 있으나, 배터리 팩(10)에 대한 충방전의 제한이 해제되어 정상 동작하게 된다.
이로 인해, 일부의 고장 셀(13)로 인해 배터리 팩(10) 자체를 교체할 필요가 없게 되며, 정상적인 배터리 셀(11)들을 수명이 다할 때까지 사용할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)의 하드웨어 구성에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)은 프로세서(110), 통신부(120) 및 메모리(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
프로세서(110)는 하나 이상으로 포함될 수 있고, 메모리(130)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션 또는 프로그램들을 실행할 수 있으며, 아울러, 배터리 매니지먼트 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어할 수도 있다.
통신부(120)는 차량에 탑재된 센서나 전자 제어장치와의 통신을 위한 것으로, 특히, 냉각 팬(20)이나 셀 밸런싱 칩(30)과의 통신을 가능하도록 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다.
메모리(130)는 프로세서(110)에 의해 실행 가능한 하나 이상의 인스트럭션을 저장하거나 프로세서(110)에 의해 실행되는 프로그램들을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들을 저장할 수도 있다.
구체적으로, 메모리(130)는 프로세서(110)의 적어도 하나의 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(130)는 커널, 미들웨어, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API), 및/또는 어플리케이션 프로그램 등을 포함할 수 있다. 커널, 미들웨어, 또는 API의 적어도 일부는, 운영 시스템으로 지칭될 수 있다. 커널은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어, API, 또는 어플리케이션 프로그램)에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스, 프로세서, 또는 메모리 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널은 미들웨어, API, 또는 어플리케이션 프로그램에서 서버의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)의 프로세서(110)에 의해 수행되는 기능들을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템의 프로세서에 의해 수행되는 기능을 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템에 의해 차단된 배터리 셀들과 고장 셀을 나타내는 도면이다.
참고로, 도 3에 도시된 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능을 실행하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 도 3에 도시된 블록들이 수행하는 기능들은, 하나 이상의 마이크로프로세서에 의해 구현되거나, 해당 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 도 3에 도시된 블록들의 일부 또는 전부는 프로세서에서 실행되는 다양한 프로그래밍 언어 또는 스크립트 언어로 구성된 소프트웨어 모듈일 수 있다.
도 3을 참조하면, 배터리 매니지먼트 시스템(100)의 프로세서(110)는 배터리 모니터링부(111), 배터리 보호부(112), 재구성 판단부(113), 재구성부(114) 및 갱신부(115)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 배터리 모니터링부(111)는 배터리 팩(10) 내부에 구비된 배터리 셀(11)들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링한다.
이러한, 배터리 모니터링부(111)는 배터리 팩(10)에 구비된 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서의 측정값을 각각 수집하고, 수집된 측정값을 이용하여 배터리 셀(11)들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링할 수 있다.
상기 배터리 보호부(112)는 배터리 셀(11) 또는 배터리 팩(10)에 발생한 배터리 셀(11) 간의 전압 편차, 과충전 및 과방전을 포함하는 이상 상태를 해소하여 배터리 팩(10)을 보호하는 기능을 수행한다.
이러한, 배터리 보호부(112)는 배터리 모니터링부(111)에서 모니터링한 결과를 근거로 배터리 셀(11) 간의 전압 편차가 발생한 것이 확인되면, 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행하여 전압 편차를 줄이고, 과충전 또는 과방전이 발생한 것이 확인되면 충방전을 제한할 수 있다.
상기 재구성 판단부(113)는 고장 셀(13)이 존재하는지 확인하고, 고장 셀(13)이 존재하면 고장 셀(13)의 개수와 위치를 근거로 배터리 팩(10)의 재구성이 가능한지 판단하는 기능을 수행한다.
이러한, 재구성 판단부(113)는 전압 편차나 과충전, 과방전이 해소되지 않는 배터리 셀(11)을 고장 셀(13)로 판단하거나, 내부 저항 또는 출력에 이상이 있는 배터리 셀(11)을 고장 셀(13)로 판단할 수 있다.
또한, 재구성 판단부(113)는 고장 셀(13)이 존재하면, 배터리 셀(11)들로 이루어진 복수의 열에서 고장 셀(13)이 존재하는 열을 식별하고, 복수의 열 중에서 적어도 하나의 열이라도 고장 셀(13)이 존재하지 않는다면 배터리 팩(10)의 재구성이 가능한 것으로 판단할 수 있다.
예컨대, 3개의 열이 존재하고 하나의 열에는 4개의 배터리 셀(11)이 연결되어 있는 4S3P 구조의 배터리 팩(10)에서, 두 번째 열에만 하나의 고장 셀(13)이 발생하면 배터리 팩(10)의 재구성이 가능한 것으로 판단하고, 3개의 열에 각각 하나의 고장 셀(13)이 발생한다면 재구성이 불가한 것으로 판단할 수 있다.
상기 재구성부(114)는 배터리 팩(10)의 재구성이 가능한 것으로 판단되면, 고장 셀(13)과 같은 열에 위치한 배터리 셀(11)들과 고장 셀(13)을 차단하는 방식으로 배터리 팩(10)의 연결 상태를 재구성한다.
이러한, 재구성부(114)는 배터리 셀(11) 또는 고장 셀(13)의 입력단과 출력단에 각각 구비된 IPS 소자(15)를 턴오프하여 고장 셀(13)과 같은 열의 배터리 셀(11)들과 고장 셀(13)을 차단할 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 열이 존재하고 하나의 열에는 4개의 배터리 셀(11)이 연결된 4S3P 구조의 배터리 팩(10)에서, 두 번째 열의 첫 번째 배터리 셀(11)이 고장 셀(13)인 경우, 두 번째 열에서 고장 셀(13)과 배터리 셀들(11a, 11b, 11c)의 입력단과 출력단에 위치한 IPS 소자(15)들을 모두 턴오프함으로써, 고장 셀(13)이 위치한 두 번째 열이 배터리 팩(10)에서 제외되도록 재구성할 수 있다.
이때, 정상적인 배터리 셀(11)들로 이루어진 첫 번째 열과 세 번째 열의 IPS 소자(15)들은 턴온된 상태를 유지하게 된다.
그리고, 재구성부(114)는 배터리 팩(10)의 재구성이 완료되면, 배터리 보호부(112)에 의한 충방전 제한을 해제함으로써, 정상적으로 충전 또는 방전이 이루어지도록 하게 된다.
상기 갱신부(115)는 재구성된 배터리 팩(10)의 연결 상태를 기준으로 배터리 팩(10)의 전압과 용량을 갱신한다.
이러한, 갱신부(115)는 배터리 셀(11)의 공칭 전압에 한 열에 위치하는 배터리 셀(11)의 개수를 곱하여 배터리 팩(10)의 전압을 계산하고, 배터리 셀(11)의 용량에 고장 셀(13)이 위치한 열을 제외한 정상 열의 개수를 곱하여 배터리 팩(10)의 용량을 계산할 수 있다.
예컨대, 갱신부(115)는 3개의 열이 존재하고 하나의 열에는 4개의 배터리 셀(11)이 연결되어 있는 4S3P 구조의 배터리 팩(10)에서, 배터리 셀(11) 하나의 공칭 전압이 3.6V이고 배터리 셀(11) 하나의 용량은 3500mAh이며 두 번째 열에 고장 셀(13)이 발생한 경우, 공칭 전압인 3.6V에 한 열에 위치하는 배터리 셀(11)의 개수인 4를 곱한 14.4V를 배터리 팩(10)의 전압으로 계산할 수 있다.
그리고, 갱신부(115)는 배터리 셀(11)의 용량인 3500mAh에 정상적인 배터리 셀(11)들이 남아 있는 열의 개수인 2를 곱한 7000mAh를 배터리 팩(10)의 용량으로 계산할 수 있다.
한편, 갱신부(115)는 갱신된 배터리 팩(10)의 전압과 용량에 따라 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)의 산출을 위한 배터리 팩 파라미터를 수정하고, 수정된 배터리 팩 파라미터를 메모리(130)에 저장할 수도 있다.
이와 같은, 본 발명은 프로세서(110)가 메모리(130)에 저장된 적어도 하나의 실행 가능한 명령어 또는 적어도 하나의 실행 가능한 프로그램을 실행함으로써 구현될 수 있으며, 후술하는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 재구성 방법의 경우에도 동일하게, 메모리(130)에 저장된 적어도 하나의 실행 가능한 명령어 또는 적어도 하나의 실행 가능한 프로그램을 프로세서(110)가 실행함으로써 구현될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)에서 수행되는 배터리 팩의 재구성 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 재구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 매니지먼트 시스템(100)의 프로세서(110)는, 먼저, 배터리 팩(10) 내부에 구비된 배터리 셀(11)들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링한다(S110).
S110 단계에서, 프로세서(110)는 배터리 팩(10)에 구비된 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서의 측정값을 각각 수집하고, 수집된 측정값을 이용하여 배터리 셀(11)들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링할 수 있다.
그 다음, 프로세서(110)는 배터리 셀(11) 간의 전압 편차, 과충전 및 과방전을 포함하는 이상 상태가 발생하면(S210), 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행하여 전압 편차를 줄이거나 충방전을 제한한다(S220).
S220 단계에서, 프로세서(110)는 배터리 셀(11) 간의 전압 편차가 발생하면 셀 밸런싱을 수행하고, 과충전 또는 과방전이 발생하면 충방전을 제한하게 된다.
그 다음, 프로세서(110)는 고장 셀(13)이 존재하는지 확인하고(S310), 고장 셀(13)이 존재하면 고장 셀(13)의 개수와 위치를 근거로 배터리 팩(10)의 재구성이 가능한지 판단한다(S320).
S310 단계에서, 프로세서(110)는 전압 편차나 과충전, 과방전이 해소되지 않는 배터리 셀(11)을 고장 셀(13)로 판단하거나, 내부 저항 또는 출력에 이상이 있는 배터리 셀(11)을 고장 셀(13)로 판단할 수 있다.
S320 단계에서, 프로세서(110)는 배터리 셀(11)들로 이루어진 복수의 열에서 고장 셀(13)이 존재하는 열을 식별하고, 복수의 열 중에서 적어도 하나의 열이라도 고장 셀(13)이 존재하지 않는다면 배터리 팩(10)의 재구성이 가능한 것으로 판단할 수 있다.
그 다음, 프로세서(110)는 배터리 팩(10)의 연결 상태를 재구성한다(S410).
S410 단계에서, 프로세서(110)는 고장 셀(13)과 같은 열에 위치한 배터리 셀(11)들과 고장 셀(13)을 차단하는 방식으로 배터리 팩(10)을 재구성할 수 있다.
이때, 프로세서(110)는 배터리 셀(11) 또는 고장 셀(13)의 입력단과 출력단에 각각 구비된 IPS 소자(15)를 턴오프하여 고장 셀(13)과 같은 열의 배터리 셀(11)들과 고장 셀(13)을 차단할 수 있다.
그리고, 배터리 팩(10)의 재구성이 완료되면, S220 단계에서 설정한 충방전 제한을 해제함으로써, 정상적으로 충전 또는 방전이 이루어지도록 할 수 있다.
그 다음, 프로세서(110)는 재구성된 배터리 팩(10)의 연결 상태를 기준으로 전압과 용량을 갱신한다(S510).
S510 단계에서, 프로세서(110)는 배터리 셀(11)의 공칭 전압에 한 열에 위치하는 배터리 셀(11)의 개수를 곱하여 배터리 팩(10)의 전압을 계산하게 되는데, 예컨대, 배터리 셀(11)의 공칭 전압이 3.6V이고 한 열에 위치하는 배터리 셀(11)의 개수가 4인 경우 3.6V에 4를 곱한 14.4V를 배터리 팩(10)의 전압으로 계산할 수 있다.
또한, S510 단계에서, 프로세서(110)는 배터리 셀(11)의 용량에 고장 셀(13)이 위치한 열을 제외한 정상 열의 개수를 곱하여 배터리 팩(10)의 용량을 계산할 수 있는데, 배터리 셀(11)의 용량이 3500mAh이고 정상적인 배터리 셀(11)들이 남아 있는 열의 개수가 2인 경우 3500mAh에 2를 곱한 7000mAh를 배터리 팩(10)의 용량으로 계산할 수 있다.
그 다음, 프로세서(110)는 갱신된 배터리 팩(10)의 전압과 용량에 따라, SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)의 산출을 위한 배터리 팩 파라미터를 수정하게 된다(S610).
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 상주할 수 있다.
본 발명의 구성 요소들은 비일시적 저장매체에 저장되고, 프로세서를 포함하는 컴퓨터에서 실행되어 전술한 방법 또는 알고리즘의 단계들을 수행하며, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 컴퓨터 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100 : 배터리 매니지먼트 시스템
110 : 프로세서 111 : 배터리 모니터링부
112 : 배터리 보호부 113 : 재구성 판단부
114 : 재구성부 115 : 갱신부
120 : 통신부 130 : 메모리

Claims (12)

  1. 프로세서가, 배터리 팩 내부에 구비된 배터리 셀들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링하여 고장 셀이 존재하는지 확인하는 모니터링 단계;
    고장 셀이 존재하면, 고장 셀의 개수와 위치를 근거로 배터리 팩의 재구성이 가능한지 판단하고, 고장 셀과 같은 열에 위치한 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하여 배터리 팩의 연결 상태를 재구성하는 재구성 단계; 및
    재구성된 배터리 팩의 연결 상태를 기준으로 전압과 용량을 갱신하는 갱신 단계;를 포함하는, 배터리 팩의 재구성 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모니터링 단계는,
    배터리 셀 간의 전압 편차, 과충전 및 과방전 중에서 적어도 하나의 이상 상태가 발생하면, 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행하여 전압 편차를 줄이거나 충방전을 제한하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 재구성 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 재구성 단계는,
    배터리 셀들로 이루어진 복수의 열 중에서 적어도 하나의 열에 고장 셀이 존재하지 않으면 재구성이 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 재구성 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 재구성 단계는,
    배터리 셀 또는 고장 셀의 입력단과 출력단에 각각 구비된 IPS 소자를 턴오프하여 고장 셀과 같은 열의 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 재구성 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 갱신 단계는,
    배터리 셀의 공칭 전압에 한 열에 위치하는 배터리 셀의 개수를 곱하여 배터리 팩의 전압을 계산하고, 배터리 셀의 용량에 고장 셀이 위치한 열을 제외한 정상 열의 개수를 곱하여 배터리 팩의 용량을 계산하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 재구성 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    갱신된 배터리 팩의 전압과 용량에 따라, SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)의 산출을 위한 배터리 팩 파라미터를 수정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩의 재구성 방법.
  7. 프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리;를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
    배터리 팩 내부에 구비된 배터리 셀들의 전압과 전류 및 온도를 모니터링하여 고장 셀이 존재하는지 확인하고,
    고장 셀이 존재하면 고장 셀의 개수와 위치를 근거로 배터리 팩의 재구성이 가능한지 판단하고, 고장 셀과 같은 열에 위치한 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하여 배터리 팩의 연결 상태를 재구성하며,
    재구성된 배터리 팩의 연결 상태를 기준으로 전압과 용량을 갱신하는, 배터리 매니지먼트 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    배터리 셀 간의 전압 편차, 과충전 및 과방전 중에서 적어도 하나의 이상 상태가 발생하면, 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 수행하여 전압 편차를 줄이거나 충방전을 제한하는 것을 특징으로 하는, 배터리 매니지먼트 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    배터리 셀들로 이루어진 복수의 열 중에서 적어도 하나의 열에 고장 셀이 존재하지 않으면 재구성이 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 매니지먼트 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    배터리 셀 또는 고장 셀의 입력단과 출력단에 각각 구비된 IPS 소자를 턴오프하여 고장 셀과 같은 열의 배터리 셀들과 고장 셀을 차단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 매니지먼트 시스템.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    배터리 셀의 공칭 전압에 한 열에 위치하는 배터리 셀의 개수를 곱하여 배터리 팩의 전압을 계산하고, 배터리 셀의 용량에 고장 셀이 위치한 열을 제외한 정상 열의 개수를 곱하여 배터리 팩의 용량을 계산하는 것을 특징으로 하는, 배터리 매니지먼트 시스템.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    갱신된 배터리 팩의 전압과 용량에 따라, SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health)의 산출을 위한 배터리 팩 파라미터를 수정하는 것을 특징으로 하는, 배터리 매니지먼트 시스템.



KR1020210185251A 2021-12-22 2021-12-22 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법 KR20230095606A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210185251A KR20230095606A (ko) 2021-12-22 2021-12-22 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210185251A KR20230095606A (ko) 2021-12-22 2021-12-22 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230095606A true KR20230095606A (ko) 2023-06-29

Family

ID=86946219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210185251A KR20230095606A (ko) 2021-12-22 2021-12-22 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230095606A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117741456A (zh) * 2024-02-20 2024-03-22 云储新能源科技有限公司 一种动态可重构电池网络故障诊断方法、系统及电子设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117741456A (zh) * 2024-02-20 2024-03-22 云储新能源科技有限公司 一种动态可重构电池网络故障诊断方法、系统及电子设备
CN117741456B (zh) * 2024-02-20 2024-05-07 云储新能源科技有限公司 一种动态可重构电池网络故障诊断方法、系统及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. On dynamic reconfiguration of a large-scale battery system
US20180246552A1 (en) Systems And Methods For Event Tracking And Health Assessment Of Battery-Powered Information Handling Systems
CN113589174B (zh) 一种锂离子动力电池系统电芯一致性预测方法及装置
US9583792B2 (en) Dynamically configurable auto-healing battery
US20160231385A1 (en) Testing individual cells within multi-cell battery applications
DE102011089352A1 (de) Überprüfung von Konfigurationsparametern
EP3510688B1 (en) Apparatus and method for battery management
JP2013207844A (ja) 電池管理装置、電池装置、ディスクアレイ装置および電池管理方法
CN108152746B (zh) 一种检测备用电源组电池活性的方法及系统
KR20230095606A (ko) 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 팩의 재구성 방법
JP2022532545A (ja) 電池セル診断装置および方法
US11815558B2 (en) Apparatus and method for diagnosing abnormal degradated battery cell
CN111983492A (zh) 电池健康分析方法、装置和设备
CA3223620A1 (en) Battery fault determination
KR101570475B1 (ko) 기능안전을 고려한 차량용 배터리 관리시스템 및 그 제어 방법, 그리고 이를 위한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체
JP7537824B2 (ja) バッテリー診断装置及び方法
US20230148088A1 (en) Battery management apparatus and method
KR102652460B1 (ko) 빌트인캠용 배터리 매니지먼트 시스템 및 이를 이용한 배터리 타입 보정 방법
KR20230124620A (ko) 역 쿨롱 효율에 기초한 이차 전기화학 유닛 이상 탐지및/또는 과충전 방지를 포함하는 방법, 장치 및 시스템
CN113013507A (zh) 二次电池管理装置及其方法、非暂时性的记录介质
JP2020187827A (ja) 決定装置、二次電池、決定方法およびプログラム
CN116525980B (zh) 电池的监控方法、系统和存储介质
KR102529435B1 (ko) 배터리 장비를 모니터링하기 위한 모니터링 장치
EP4361653A1 (en) Device and method for managing battery
CN118688665A (zh) 电池异常检测方法、装置以及非易失性存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal